Research Article

Effects of astaxanthin in mice acutely infected with Trypanosoma cruzi

Effets de l’astaxanthine chez la souris infectée par Trypanosoma cruzi

¹ Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Salud Animal, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia (FMVZ), Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM), Kilómetro 15.5 Carretera Panamericana Toluca-Atlacomulco, C.P. 50200, Toluca, Estado de México
² Facultad de Medicina, Universidad Autónoma del Estado de México, Avenida Paseo Tollocan S/N, Moderna de la Cruz, C.P. 50180, Toluca de Lerdo, Estado de México
³ Escuela Superior de Apan de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Carr. Apan-Calpulalpan, Km. 8, Chimalpa, Tlalayote S/N, Colonia Chimalpa, Apan Hidalgo, México
⁴ Hospital Veterinario de Pequeñas Especies, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia (FMVZ), Universidad Autónoma del Estado de México, Jesús Carranza No. 203, Universidad, 50130 Toluca de Lerdo, México

^* Corresponding author: jcvch@yahoo.com

Received: 4 February 2017
Accepted: 12 May 2017

Abstract

During Trypanosoma cruzi infection, oxidative stress is considered a contributing factor for dilated cardiomyopathy development. In this study, the effects of astaxanthin (ASTX) were evaluated as an alternative drug treatment for Chagas disease in a mouse model during the acute infection phase, given its anti-inflammatory, immunomodulating, and anti-oxidative properties. ASTX was tested in vitro in parasites grown axenically and in co-culture with Vero cells. In vivo tests were performed in BALB/c mice (4–6 weeks old) infected with Trypanosoma cruzi and supplemented with ASTX (10 mg/kg/day) and/or nifurtimox (NFMX; 100 mg/kg/day). Results show that ASTX has some detrimental effects on axenically cultured parasites, but not when cultured with mammalian cell monolayers. In vivo, ASTX did not have any therapeutic value against acute Trypanosoma cruzi infection, used either alone or in combination with NFMX. Infected animals treated with NFMX or ASTX/NFMX survived the experimental period (60 days), while infected animals treated only with ASTX died before day 30 post-infection. ASTX did not show any effect on the control of parasitemia; however, it was associated with an increment in focal heart lymphoplasmacytic infiltration, a reduced number of amastigote nests in cardiac tissue, and less hyperplasic spleen follicles when compared to control groups. Unexpectedly, ASTX showed a negative effect in infected animals co-treated with NFMX. An increment in parasitemia duration was observed, possibly due to ASTX blocking of free radicals, an anti-parasitic mechanism of NFMX. In conclusion, astaxanthin is not recommended during the acute phase of Chagas disease, either alone or in combination with nifurtimox.

Résumé

Pendant l’infection par Trypanosoma cruzi, le stress oxydatif est considéré comme un facteur contribuant au développement de la cardiomyopathie dilatée. Dans cette étude, les effets de l’astaxanthine (ASTX) ont été évalués comme un traitement médicamenteux alternatif pour la maladie de Chagas chez un modèle de souris pendant la phase d’infection aiguë, compte tenu de ses propriétés anti-inflammatoires, immunomodulantes et anti-oxydantes. L’ASTX a été testée in vitro sur des parasites cultivés axéniquement et en co-culture avec des cellules Vero. Des tests in vivo ont été effectués chez des souris BALB/c (âgées de 4-6 semaines) infectées par T. cruzi et traitées par ASTX (10 mg/kg/jour) et/ou nifurtimox (NFMX, 100 mg/kg/jour). Les résultats montrent que l’ASTX a des effets néfastes sur les parasites cultivés axéniquement, mais pas lorsqu’ils sont cultivés avec des monocouches de cellules de mammifères. In vivo, l’ASTX n’a eu aucune valeur thérapeutique contre l’infection aiguë par T. cruzi, utilisée seule ou en association avec NFMX. Les animaux infectés traités par NFMX ou ASTX/NFMX ont survécu à la période expérimentale (60 jours), tandis que les animaux infectés traités uniquement avec ASTX sont morts avant le 30ème jour après l’infection. L’ASTX n’a montré aucun effet sur le contrôle de la parasitémie; cependant, elle a été associée à une augmentation de l’infiltration focale lymphoplasmocytaire du cœur, un nombre réduit de nids d’amastigotes dans le tissu cardiaque et à des follicules de la rate moins hyperplasiques par rapport aux groupes témoins. De manière inattendue, l’ASTX a montré un effet négatif chez les animaux infectés co-traités avec NFMX. Une augmentation de la durée de la parasitémie a été observée, probablement due au blocage par l’ASTX des radicaux libres, un mécanisme antiparasitaire du NFMX. En conclusion, l’astaxanthine n’est pas recommandée pendant la phase aiguë de la maladie de Chagas, seule ou en association avec le nifurtimox.